Адаптация технологий возделывания зерновых культур

В статье проанализированы результаты многолетних исследований в НВ НИИСХ при возделывании зерновых культур.

Приведены показатели урожайности по разным предшественникам и влиянию основной обработки почвы под яровые и озимые зерновые культуры при различных метеорологических условиях.
Опытное поле Нижне-Волжского научно-исследовательского института сельского хозяйства расположено в сухостепной зоне каштановых и светло-каштановых тяжелосуглинистых почв. Климат резко континентальный, засушливый. Годовое количество осадков составляет 300-400 мм, ГТК (гидротермический коэффициент) равен 0,6-0,7. Сумма положительных температур выше 10°C – 2900-3000°C.

Продолжительность безморозного периода – 160-180 дней. Очень интенсивные суховеи наблюдаются в течение 3-6 дней.

Засуха – характерное явление в данной зоне, где чаще всего наблюдается весенне-летняя засуха, развивающаяся в мае-июне, а также устойчивая, охватывающая большую часть вегетационного периода. Максимальная температура воздуха поднимается до 40-45°C, влажность воздуха снижается до 20-30%, температура на поверхности почвы достигает 55-65°C.

Количество осадков за весенне-летнюю вегетацию растений значительно варьирует. По данным метеорологического поста НВ НИИСХ, полученным научными сотрудниками с 1950 по 2016 год, в течение весенне-летней вегетации ранних зерновых культур выпадало от 25,4 мм до 388 мм осадков, в среднем 108-118 мм. Коэффициент вариации был значительный – 58-65%. Количество осадков ниже средних показателей наблюдалось 32 года, минимальное (25-50 мм) – 11 лет.
Урожай сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от количества выпавших осадков за весенне-летнюю вегетацию. Коэффициенты корреляции между урожайностью и количеством осадков составили у озимой пшеницы r = 0,58, яровой пшеницы r = 0,46, ячменя – 0,54.
Погодные условия сухостепной зоны остаются жесткими и неблагоприятными для гарантированного получения высоких урожаев, и только дальнейшее совершенствование приемов возделывания позволит более полно реализовать биологический потенциал зерновой продуктивности культур.
В комплексе агротехнических мероприятий большое значение имеют предшественники.
Оценка использования биоклиматического потенциала сухостепной зоны каштановых и светло-каштановых тяжелосуглинистых почв показывает, что лучше его использует озимая пшеница, возделываемая по парам. При характерном для местного климата устойчивом сочетании воздушной и почвенной засух наиболее благоприятно вегетация протекает только по паровым предшественникам, где растения хорошо усваивают осенне-зимние и весенне-летние осадки, дают гарантированные урожаи в острозасушливые годы.
По данным НВ НИИСХ, возделывание озимой пшеницы, как по черным, так и ранним (майским) парам обеспечивало практически одинаковую урожайность. Необходимо отметить, что при подготовке черного пара сокращение механических обработок путем применения гербицидов не оказало влияния на сохранение и накопление влаги в посевном слое. Полная или частичная замена культиваций химическими обработками снижает урожайность озимой пшеницы на 0,3-0,4 т/га.
Полученные данные за 1989-1993 гг. показали, что оптимальным уходом за чистыми парами являются механические обработки, и возможно, их сочетание с однократной обработкой паров во вторую половину лета гербицидом по вегетирующим сорнякам. Так, при механической обработке, урожайность в среднем составила 3,9 т/га, при химической – 3,5 т/га

В последнее время в целях ресурсосбережения и агроэкологической безопасности предлагают исключить паровое поле из севооборота и высевать озимую пшеницу по непаровым предшественникам.
Однако урожайность зерна по непаровым предшественникам в этой зоне в значительной степени зависит от условий увлажнения. Опыты, проведенные на опытном поле с 1950 по 2016 г, показали, что при достаточном количестве осадков урожайность зерна по непаровым предшественникам была на 0,2-0,5 т/га ниже по сравнению с черным паром. При недостаточном количестве осадков, особенно в период колошение – полная спелость, урожайность по непаровым предшественникам снижалась в 1,5-2 раза (табл. 1).

Определенное влияние на урожайность озимой пшеницы в севооборотах с разными предшественниками оказывают осадки в предпосевной период. Например, отсутствие осадков в августе и начале сентября 2005, 2015 года привело к тому, что запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы (0-30 см) перед посевом озимой пшеницы составили: по черному пару – 49,7 мм, по эспарцету – 27,0 мм, по люцерне – 27,2 мм, по гороху – 31,3 мм. 
В результате по непаровым предшественникам наблюдалось изреживание посевов, что снизило урожайность зерна в 2,5 раза.
Яровая пшеница очень требовательна к наличию в почве легкодоступных питательных веществ, что объясняется пониженной усвояющей способностью ее корневой системы и коротким вегетационным периодом. В связи с этим важно разместить ее посевы по наилучшим предшественникам. Опыты показали, что наибольшая урожайность яровой пшеницы получена при посеве по черному пару, хотя экономически это не всегда выгодно. Хорошими предшественниками являются зернобобовые, пласт многолетних трав, посевы кукурузы на силос (табл. 2).

Бессменное выращивание снижает урожайность по сравнению с чередованием культур.
Выявлено, что сорта мягкой и твердой пшеницы по-разному реагируют на условия выращивания. Во влажные годы урожайность мягкой пшеницы сорта Л-503 была выше, а в засушливые – ниже по сравнению с твердой (Харьковская 3). Причем сорта твердой пшеницы в меньшей степени зависели от предшественника (табл. 3).

Изучение влияния предшественников на урожайность ячменя проводили в разных вариантах.
Лучшие предшественники ярового ячменя – пропашные культуры, под которые вносят органические и минеральные удобрения, а также зернобобовые культуры. Ячмень после пропашных культур дает высокий урожай зерна хорошего пивоваренного качества. Зерно ячменя, высеянного после многолетних трав и зернобобовых культур, богато белком, поэтому его используют для продовольствия или на корм скоту. Урожайность ячменя резко снижается на бессменных посевах.
Степень влияния предшественников на урожайность ячменя зависит от метеорологических условий 
(табл. 4).

Во влажные годы различия по урожайности составляют от 0,3 до 1,0 т/га, с уменьшением количества осадков – от 0,2 до 0,3 т/га.
В условиях сильной засухи влияние предшественников не выявлено, урожай у всех культур практически одинаково низкий.
В условиях сухостепной зоны каштановых и светло-каштановых тяжелосуглинистых почв изучению способов и глубины основной обработки почвы всегда уделялось особое внимание. На опытном поле НВ НИИСХ подобные исследования проводятся с 60-х годов 20 столетия.
При выборе способа и глубины основной обработки почвы необходимо учитывать погодные условия, предшественник, засоренность, уровень интенсификации производства.
Опыты, проведенные в 1970-1980 гг., показали, что в зависимости от условий выращивания урожайность озимой пшеницы на вариантах отвальной вспашки варьировала от 2,0 до 4,72 т/га, в среднем составила 3,21 т/га, при безотвальном рыхлении – от 2,1 до 4,23 т/га, в среднем – 3,14 т/га, без основной обработки – от 1,94 до 4,36 т/га, в среднем – 3,02 т/га.
В более длительном опыте (1984-2005 гг.) выявлено, что при достаточном увлажнении способы основной обработки почвы не влияют на урожайность озимой пшеницы, тогда как в засушливые годы на минимальной обработке урожайность снижается (табл. 5).

Минимальная обработка на тяжелых светло-каштановых почвах положительного эффекта не дает.
Установлено, что оптимальная глубина обработки – 25-27 см, увеличение до 40 см или уменьшение до 10-14 см не приводило к повышению урожайности.
Реакция сортов на способы основной обработки почвы различная. У сортов интенсивного и полуинтенсивного типа (Дон 95, Дон 93, Ермак) при безотвальной обработке урожайность была на 0,45 т/га выше по сравнению с отвальной обработкой. У сортов экстенсивного типа (Краснодарская 39) особых различий в урожайности по способам основной обработки не выявлено.
На основании многолетних исследований пришли к выводу, что отвальную вспашку целесообразно проводить в годы с хорошей осенней влагозарядкой один раз в 3-4 года.
При сухой осени стерневые способы основной обработки почвы позволяют накопить больше влаги за осенне-зимний период. Переход только к мелкой обработке таит в себе и негативные стороны: снижение активности биологических процессов, повышение засоренности посевов, снижение нитратного азота, ухудшение структуры почвы.
Для яровой пшеницы способы основной обработки оказали неоднозначное влияние. Во влажные и сильно засушливые годы достоверных различий по урожайности не выявлено. Тогда как в средние по влагообеспеченности годы, особенно в засушливых условиях первой половины лета, урожайность яровой пшеницы, возделываемой по безотвальной и особенно минимальной обработкам, была заметно ниже (табл. 5). Во все годы исследований посев яровой пшеницы без основной обработки снижал урожайность на 0,4-0,5 т/га. Выявлено также, что лущение как прием основной обработки почвы во всех случаях показал отрицательный результат.

Оптимальной глубиной обработки является 25-27 см, уменьшение глубины до 20-22 см снижает урожайность на 0,2-0,3 т/га.
У ярового ячменя физико-меха­ническое состояние почвы, также как и у яровой пшеницы, оказывает значительное влияние на рост и развитие растений. Корневая система у ячменя мочковатая и при высокой плотности почвы или при наличии плужной подошвы не способна проникать в глубокие слои. Поэтому при подготовке почвы предпочтение следует отдавать вспашке, особенно на тяжелосуглинистых почвах.
Исследованиями установлено, что во влажные годы (200-300 мм), когда осадки распределялись равномерно в течение вегетации, а также в сильнозасушливые (40-60 мм) при отвальной вспашке и безотвальном рыхлении различия по урожайности были недостоверны. Однако в средние по влагообеспеченности годы (130-180 мм), особенно когда влаги недостаточно в фазы колошение – полная спелость, урожайность на безотвальном фоне снижается по сравнению с отвальной вспашкой (табл. 5).
В севооборотах при обработке почвы под посев ярового ячменя необходимо учитывать то, какие были предшественники.
Выявлено, что после пропашных культур урожайность ячменя при безотвальной обработке на 0,3-0,4 т/га ниже по сравнению с отвальной вспашкой (1987-1989 гг.), тогда как после яровой пшеницы (1976-1984 гг.) и ячменя (1988-1990 гг.) различия были незначительные.
Исследования на стационере с 1984 по 2005 гг. показали, что у яровой пшеницы и ячменя в первые 5 лет урожайность при безотвальном рыхлении на 0,2-0,3 т/га выше по сравнению с отвальной вспашкой, тогда как в дальнейшем намечается заметное снижение урожайности на вариантах с безотвальным рыхлением. Чередование в севообороте плоскорезных обработок и отвальной вспашки повышает урожайность ячменя.
Замена отвальной пахоты на плоскорезную безотвальную обработку зяби значительно уменьшает энергозатраты, улучшает влагообеспеченность возделываемых культур, однако в 2-3 раза увеличивает засоренность полей и зараженность болезнями растений.
Выращивание ярового ячменя по нулевой или минимальной обработке значительно снижает урожайность во все годы исследований, так как он обладает слабой корневой системой, а в неблагоприятных условиях может вообще не развивать вторичную корневую систему.
При осенней минимальной обработке почвы (на 10-12 см) урожайность ячменя была на 0,4-0,5 т/га ниже по сравнению с отвальной вспашкой и безотвальным рыхлением. Без осенней основной обработки почвы и посеве весной по стерне урожайность во все годы исследований была на 0,5-0,7 т/га 
ниже по сравнению с осенней обработкой.
Опыты показали, что на тяжелосуглинистой светло-каштановой почве урожайность зерна ярового ячменя у всех сортов, снижается при минимальной и нулевой обработке почвы (табл. 6).

Выводы
Многолетние исследования на опытном поле НВ НИИСХ показали, что в сухостепной зоне светло-каштановых тяжелосуглинистых почв урожайность сельскохозяйственных культур зависит от количества выпавших осадков за весенне-летнюю вегетацию. Коэффициенты корреляции между урожайностью и количеством осадков составили у озимой пшеницы r = 0,58, яровой пшеницы r = 0,46, ярового ячменя r = 0,54.
В этих условиях гарантированные урожаи озимой пшеницы, особенно в острозасушливые годы, получены при посеве по черному пару. По непаровым предшественникам при недостаточном количестве осадков, особенно в период колошение-полная спелость, урожайность снижается в 1,5-2 раза.
Для яровой пшеницы хорошими предшественниками являются зернобобовые, пласт многолетних трав, посевы кукурузы на силос. Сорта твердой пшеницы в меньшей степени зависят от предшественников по сравнению с мягкой.
Для ярового ячменя лучшими предшественниками являются пропашные и зернобобовые культуры.
Бессменное выращивание яровой пшеницы и ячменя снижает урожайность по сравнению с чередованием культур.
В условиях засухи влияние предшественников не выявлено, урожайность у всех культур одинаково низкая.
У озимой пшеницы при достаточном увлажнении в период вегетации способы основной обработки не влияют на урожайность, тогда как в засушливые годы на минимальной обработке урожайность снижается в 1,3 раза.
Отвальную вспашку целесообразно проводить в годы с хорошей влагозарядкой один раз в 3-4 года.
У яровой пшеницы и ячменя в годы с достаточной влагообеспеченностью (200-300 мм) и в сильнозасушливые годы (40-60 мм) способы основной обработки почвы не влияли на урожайность зерна. В средние по влагообеспеченности годы (130-180 мм), когда влаги недостаточно в период колошение-полная спелость, урожайность на безотвальной и минимальной обработках была ниже.
Во все годы исследований посев яровой пшеницы и ячменя без основной обработки почвы снижал урожайность на 0,4-0,5 т/га.

В.И. Балакшина, к.б.н., в.н.с.,
Е.Е. Леонтьева, н.с. – 
Нижне-Волжский НИИСХ – 
филиал ФНЦ агроэкологии РАН    f